ARM/DSP双核系统的通信接口设计

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图3. DSP和主机双向通信

　　利用地址线RA/[3:0/]产生HPI访问所需的控制信号。A0与A1决定访问寄存器类型。A2决定访问的是第一个字节还是第二个字节：A2＝0时，表示写入的数据为第一个字节；A2＝1时，表示写入的数据为第二个字节。在HPI－8中所有地址线和控制线是在HDS1和HDS2的下降沿采样，而不是由HR/W决定，因此HR/W通过地址线A3表示当前操作是读还是写，而数据锁存信号由nRCS3和nRW0相与后共同产生。KSCAN[2]设置为HMS30C7202的PORTA中断输入脚，DSP通过中断方式与Linux底层HPI驱动程序通信。

3 ARM和DSP的通信接口驱动程序设计

　　Linux是Unix操作系统的一种变种。在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统，但它和DOS或Window环境下的驱动程序有很大的区别。Linux驱动程序可以编译进内核，也可以模块形式动态地加入和卸载。Linux的这种特点可根据目标系统裁减内核，更适合于嵌入式系统。

（1） Linux驱动程序基本原理

　　在Linux中所有设备分为字符设备、块设备和网络设备三种，所有设备都看成普通文件，因此可以通过用操纵普通文件相同的系统调用来打开、关闭、读取和写入设备。系统中每个设备都用一种设备特殊文件来表示。

　　在Linux中，设备驱动程序是一组相关函数的集合。它包含设备服务子程序和中断处理程序，每个设备服务子程序只处理一种设备或者紧密相关的设备。其目的就是从与设备无关的软件中接受抽象的命令并执行。当执行一条请求时，具体操作是根据控制器驱动程序提供的接口，并利用中断机制去调用中断服务子程序配合设备来完成这个请求。设备程序利用结构file_operations与文件系统联系起来。在Linux下驱动程序装载如图4所示。

图4.模块连接到内核示意

（2） HPI驱动程序

　　HPI接口可用I/O端口方式,也可以用I/O存取方式。系统平台采用I/O存取方式，将HPI访问控制寄存器、数据寄存器、地址寄存器，映射到内存物理地址为0X0C000000开始的空间，通过访问存储器指令对HPI进行操作。HPI具体物理地址定义如下：
#defineHPI_BASE0X0C000000//HPI基地址
#define HPD_READ_LOWHPI_BASE+0X0012
//读数据寄存器第一字节
︙
#define HPA_WRITE_HIGHHPI_BASE+0X000C
//写地址寄存器第二字节

　　在Linux下，类似Windows，程序不能直接访问物理地址。设备驱动程序是内核的一部分，它像内核中其他代码一样运行在内核模式，驱动程序如果出错就会使系统受到严重破坏，因此需要将物理地址映射到内核空间。在Linux下通过virtul_address=(u32)ioremap(HPI_BASE,HPI_LENGTH)实现。驱动程序主要结构如下：
struct file_operations hpi_fops={
owner:THIS_MODULE,
read: hpi_read,
write: hpi_write,
poll : hpi_poll,
open: hpi_open,
release: hpi_release,
};

　　HPI通信协议采用帧结构，由于增强型HPI接口允许访问DSP内部RAM所有空间，系统通信在DSP内部分配2 K字(16位)作为帧缓冲区，读写各1 K字，协议采用一位滑动窗口协议。帧格式如表1所列。

结语

　　本文介绍了使用ARM和DSP双CPU构成的双核嵌入式系统的硬件平台，以及源代码开放的Linux作为嵌入式系统中操作系统的方法，给出了系统设计的总体框图，详细介绍了ARM和DSP通信接口的设计。这一设计方法可以适用于大多数现代嵌入式系统的设计，有一定的实用价值。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　参考文献
1 http://www.kernel.org
2 www.linuxdevices.com
3 http://kernelnewbies.org/documents/kdoc
4 Michacl K.Johnson Erik W.Troan. LINUX编程权威指南. 龙华乔，胡以迳译. 北京：中国电力出版社，2001
5 徐盛，胡剑凌. 数字信号处理器开发实践. 上海：上海交通大学出版社，2003
6 胡剑凌，徐盛. 数字信号处理系统的应用和设计. 上海：上海交通大学出版社，2003

作者：湖南师范大学刘斌李仲阳

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